陈绍蓉：高硅流纹岩中锆石和石英记录的岩浆房加热和混合过程 【AM, 2020】

发布时间：2021-01-15     作者：[科学研究院]张帅    阅读：454次

高硅流纹岩（SiO₂ >  75 wt.%）是浅部大陆地壳的重要组成部分，理解其形成过程对揭示酸性岩浆系统的演化和岩浆房过程具有重要意义。高程度的分离结晶和低程度的部分熔融都可以直接产生高硅岩浆，仅依靠全岩地球化学手段，既难以区分这两种机制，也不易识别出高硅岩浆所经历的多阶段演化过程。

针对这一问题，中国地质大学（北京）“大陆汇聚与青藏高原生长”求真研究群体博士研究生陈绍蓉，在王青副教授、朱弟成教授及澳大利亚莫纳什大学合作者Roberto F. Weinberg教授的共同指导下，以准确揭示锆石和石英这两类抗风化和蚀变能力强的矿物的成分变化为切入点，对南部拉萨地体中段北缘措勤地区的诺仓高硅流纹岩开展了深入研究（图1），取得了以下重要认识：

（1）火山岩喷发时代：诺仓高硅流纹岩（SiO₂ =  74.5-79.3 wt.%）的喷发时代约74  Ma（图1），与邻近花岗斑岩（~72 Ma）同期。

（2）锆石和石英成分记录的不同时期岩浆成分差异：诺仓高硅流纹岩中的锆石在阴极发光（CL）图像中按内部结构的不同可分为两类（图2）：一类由暗色CL核部和浅色CL边部构成，另一类整颗粒为浅色，不具有明显暗色CL区域。两类锆石的不同区域具有相似的U-Pb年龄（~74 Ma）和Hf同位素组成（ε_Hf(t)  = -9.09 to  -5.39），指示其形成于同一岩浆体系。锆石Mapping图像显示两类锆石虽然年龄相似，但微量元素含量差异显著（图2）：暗色CL核部具有更高的U、Th、Hf、Y和重稀土元素含量，更低的Sm/Yb比值和更显著的Eu异常，指示其结晶自高演化岩浆；相反，浅色CL区域（边部和整颗粒）来自于低演化岩浆。锆石Ti温度计和石英Ti温度计结果显示，两类矿物的浅色CL区域具有更高的结晶温度。

（3）高硅流纹岩形成的岩浆房过程：根据锆石和石英成分揭示出的不同时期岩浆成分差异，提出诺仓高硅流纹岩的形成经历了富晶体高演化岩浆→低演化岩浆注入和加热→岩浆房混合再平衡的三阶段演化过程（图3）。不同于一般的分离结晶或是部分熔融机制，诺仓高硅流纹岩是高演化的富晶体岩浆和低演化的富硅岩浆混合后再喷发的产物。

该项成果表明锆石和石英成分可以作为全岩地球化学研究手段的重要补充，在揭示蚀变岩石的成因和岩浆房过程方面发挥了重要作用，为研究高硅流纹岩的形成机制和形成过程提供了新的切入点。

图1 措勤地区诺仓高硅流纹岩的分布和喷发时代

图2 诺仓高硅流纹岩中锆石的CL图像、U–Pb年龄和微量元素Mapping图像

（本文数据测试及Mapping成图均在朱弟成教授负责的矿物激光微区分析实验室完成）

图3诺仓高硅流纹岩的形成过程模式简图

上述成果发表于国际著名矿物学期刊《American Mineralogist》上：Chen, S.R.,  Wang,  Q.*,  Zhu, D.C., Weinberg, R.F., Zhang, L.L., Zhao, Z.D., 2020. Reheating and magma  mixing recorded by zircon and quartz from high-silica rhyolite in the Coqen  region, southern Tibet. American  Mineralogist  https://doi.org/10.2138/am-2020-7426.

全文链接：https://doi.org/10.2138/am-2020-7426